CN102154870A - 一种制备高聚合度浆粕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备高聚合度浆粕的方法，提供一种满足高聚合度浆粕工艺要求的制备方法。本方法包括开棉、配制助剂、蒸煮等步骤，促进纤维素的润涨，迅速提高碱液对纤维素的渗透，实现使果胶、蜡质等非纤维素杂质的迅速溶出，同时能将棉纤维碳水化合物有效保护，抑制剥皮反应，减少对纤维素的降解，提高得率和产品聚合度，有效提高了纤维强度。
Description
技术领域
本发明属于化纤浆粕制造领域，具体地说，本发明涉及一种制备高聚合度浆粕的方法。
背景技术
在现有造币浆等高聚合度浆粕的生产中，原材料多采用三级棉和Ⅰ类绒。三级棉原料成本太高；Ⅰ类绒成本低但其木质素、硫酸不溶物（棉籽壳、棉桃皮）等杂质太高。在现有造币浆等高聚合度浆粕的生产中，蒸煮技术以低温低碱常规碱法或氧碱法为主。对于三级棉原料，上述两种蒸煮方法均易满足造币浆的质量要求；但对于Ⅰ类绒原料，两种蒸煮方法均难以将硫酸不溶物（棉籽壳等）除去，导致浆粕的尘埃偏高；同时，低温低碱常规碱法煮后半浆的色泽较深，浆粕要达到现在市场要求的超高白度其漂白难度极大。氧碱法虽然白度容易满足要求，但其聚合度难以保证且需加入镁盐和硅酸钠等助剂，导致灰分太高，而造币浆等高聚合度浆粕对纤维强度要求高，酸处理会造成纤维强度下降，故在造币浆等高聚合度浆粕生产时无法采取常规制浆技术中的酸处理除灰分、铁质的工艺。
综上所述，现有技术在生产高聚合度浆粕时难以满足现在高聚合度浆粕的超高白度，较低灰、铁及较高纤维强度的质量要求。
发明内容
本发明旨在解决上述现有造币浆等高聚合度浆粕制备工艺不能满足超高白度和较低灰、铁及较高纤维强度的要求的问题，解决高聚合度浆粕制浆中对蜡质、蛋白质、脂肪的浮化、脱除，对木素、果胶质的脱除；蒸煮药液均匀渗透；硫酸不溶物的去除；蒸后半浆纤维色度较深，以及浆料灰分，铁质较高等问题。尽量减少纤维素的降聚，完成纤维的初步洗涤，提高半浆白度和可漂性，提供一种满足高聚合度浆粕工艺要求的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明的具体技术方案如下：
一种制备高聚合度浆粕的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、开棉：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器；
B、干法除杂：将棉短绒经过串联的旋风分离器与纤维除杂分选机，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌（α-MAQ）、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠30-50%、α-甲基蒽醌5-10%、脂肪酶5-15%、半纤维素酶1-10%、木素降解酶1-10%、DTPA10-20%、十二烷基苯磺酸钠20-40%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量0.5-2%的复配制剂加入到装有助剂重量5-8倍，温度40-50℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为40-60g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为20-35g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至40-50℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到25-60℃时，保温60-90min；蒸煮升温到120-160℃时，保温30-60min，得到聚合度至少为2500的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
本发明带来的有益技术效果：
本发明所述生物酶复配制剂是一种以无机蒸煮助剂、有机蒸煮助剂和生物酶制助剂为主，复配一定量阴离子表面活性剂、螯合剂的复合体，其主要成分由无机蒸煮助剂亚硫酸钠、有机蒸煮助剂α-甲基蒽醌、生物酶制剂（脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶）、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠及螯合剂DTPA。该助剂能促进纤维素的润涨，迅速提高碱液对纤维素的渗透，加速破坏初生壁，使木质素、果胶、蜡质等非纤维杂质迅速溶出，提高蒸煮反应速度，同时能将棉短绒这种碳水化合物的还原性基团（醛末端基）氧化成各种碱稳定的糖酸末端基，抑制剥皮反应，减少对纤维素的降解，提高得率。
一、蒸煮助剂各个组分的有益技术效果：
1、亚硫酸钠在烧碱蒸煮中，可提高得率和产品甲纤。其主要反应机理是能氧化纤维素和半纤维素的醛末端基为羧基从而终止纤维素的剥皮反应，使得率和甲纤提高；也有磺化木素的作用，使蒸煮半浆颜色较浅，易漂；
2、α-甲基蒽醌（α-MAQ）：保护碳水化合物，促进木素脱除，能提高纸张的裂断长、耐破度、耐折度；
3、脂肪酶对短绒纤维表层的脂肪、腊质起脱除作用；
4、半纤维素酶、木素降解酶起协同效应，预先对短绒纤维表面的半纤维素进行酶反应，打开部分LCC（木素与碳水化合物的缩合物），增加纤维表面的通透性，使纤维表面疏松，呈现多孔状，使更多木素暴露出来，减少对酶分子及其他药液分子的限制与屏蔽。有利于木素及LCC的分解及溶出，提高半浆白度和可漂性；
5、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）：螯合剂，螯合金属离子，减少半浆中灰、铁含量；
6、十二烷基苯磺酸铵是一种阴离子表面活性剂，具有渗透、乳化、分散、发泡、洗涤去污等功能，可以有效提高蒸煮各化学药剂与纤维的充分接触，提高反应的均匀性。
二、实际应用：
1、本发明提高了产品聚合度、白度，降低了尘埃度，有效提高了产品质量；
2、本发明由于提供了一种用生物酶复配制剂制备高聚合度浆粕的方法，改变了传统棉短绒蒸煮的生产高聚合度浆粕的方式，创新出一种高效、低耗、环保的生产新技术，突破了对原料的苛刻要求；
3、本发明提出的使用生物酶复配制剂制备高聚合度浆粕的蒸煮方法，有效实现造币浆生产的低成本、环保生产，建立了一套完善的适应Ⅰ类短绒蒸煮时促进纤维素的润涨，迅速提高碱液对纤维素的渗透，实现使果胶、蜡质等非纤维素杂质的迅速溶出，同时能将棉纤维碳水化合物有效保护，抑制剥皮反应，减少对纤维素的降解，提高得率和产品聚合度，有效提高了纤维强度；
4、本发明除实现工业化大生产、降低成本、节约环保费用等直接经济效益外，打破原料局限对推动行业产业技术升级，提升产业盈利能力意义深远。
具体实施方式
实施例1
A、开棉：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器；
B、干法除杂：旋风分离器与纤维除杂分选机串联，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌（α-MAQ）、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠30%；α-甲基蒽醌10%；脂肪酶5%；半纤维素酶10%；木素降解酶10%；DTPA10%；十二烷基苯磺酸钠25%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量0.5%的复配制剂加入到装有助剂重量5倍，温度40℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为40g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为20g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至40℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到25℃时，保温60min；蒸煮升温到120℃时，保温30min，得到聚合度为2500的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
实施例2
A、开棉：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器；
B、干法除杂：旋风分离器与纤维除杂分选机串联，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌（α-MAQ）、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠38%；α-甲基蒽醌5%；脂肪酶15%；半纤维素酶1%；木素降解酶1%；DTPA10%；十二烷基苯磺酸钠30%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量2%的复配制剂加入到装有助剂重量8倍，温度50℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为60g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为35g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至50℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到60℃时，保温90min；蒸煮升温到160℃时，保温60min，得到聚合度为3000的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
实施例3
A、开棉：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器；
B、干法除杂：旋风分离器与纤维除杂分选机串联，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌（α-MAQ）、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠50%；α-甲基蒽醌5%；脂肪酶5%；半纤维素酶5%；木素降解酶5%；DTPA10%；十二烷基苯磺酸钠20%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量1.7%的复配制剂加入到装有助剂重量6倍，温度45℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为50g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为28g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至45℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到43℃时，保温75min；蒸煮升温到140℃时，保温45min，得到聚合度为3000的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
实施例4
A、开棉：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器；
B、干法除杂：旋风分离器与纤维除杂分选机串联，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌（α-MAQ）、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠30%；α-甲基蒽醌7%；脂肪酶8%；半纤维素酶3%；木素降解酶2%；DTPA10%；十二烷基苯磺酸钠40%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量2%的复配制剂加入到装有助剂重量5倍，温度50℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为40g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为35g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至50℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到60℃时，保温90min；蒸煮升温到160℃时，保温30min，得到聚合度为2500的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
实施例5
A、开棉：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器；
B、干法除杂：旋风分离器与纤维除杂分选机串联，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌（α-MAQ）、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA（二乙烯三胺五醋酸）、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠40%；α-甲基蒽醌5%；脂肪酶5%；半纤维素酶4%；木素降解酶6%；DTPA20%；十二烷基苯磺酸钠20%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量0.6%的复配制剂加入到装有助剂重量7倍，温度48℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为55g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为20g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至40℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到30℃时，保温85min；蒸煮升温到160℃时，保温30min，得到聚合度为2500的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
实施例6
下面对制备高聚合度浆粕中生物酶复配制剂的作用以对比试验予以说明。
在高聚合度浆粕的制备中加入生物酶复配制剂和不加生物酶复配制剂的对比。
试验设备：蒸煮锅、夹套蒸汽蒸煮锅、蒸球、配碱桶、投料***、打浆机、抄片器、纸样快速干燥器等。
在其它工艺相同的情况下，加入生物酶复配制剂和不加生物酶复配制剂的对比结果（平均值）。
试验结果显示，在其它工艺相同的情况下，加入助剂比不加入助剂的半成品聚合度提高约120DP，白度提高5%，灰份降低0.07%，铁质降低11ppm，黑液的COD、色度分别降低16%、20.6%；成品聚合度在使用助剂后提高220DP，白度提高5%，尘埃度降低30mm2/kg，灰铁变化明显，短绒消耗平均降低1.6%，使用助剂后具有非常明显的效果。
实施例7
在高聚合度浆粕的制备中加入生物酶复配制剂对聚合度的影响。
以生产中统计数据对比使用助剂对成品聚合度的影响。
成品聚合度情况（单位：DP）
从上表可以看出，使用助剂后，平均聚合度上升了220DP，上升幅度为10%。
Claims (4)
1.一种制备高聚合度浆粕的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、开棉：将棉短绒进行开棉；
B、干法除杂：将棉短绒进行干法除杂；
C、配置生物酶复配制剂：将亚硫酸钠、α-甲基蒽醌、脂肪酶、半纤维素酶、木素降解酶、DTPA、十二烷基苯磺酸钠分别按照重量百分比计：亚硫酸钠30-50%、α-甲基蒽醌5-10%、脂肪酶5-15%、半纤维素酶1-10%、木素降解酶1-10%、DTPA10-20%、十二烷基苯磺酸钠20-40%均匀混合配制成复配制剂待用；
D、生物酶复配制剂液的配置：将重量为棉短绒重量0.5-2%的复配制剂加入到装有助剂重量5-8倍，温度40-50℃的水的助剂溶解槽内，搅拌溶解均匀，形成生物酶复配制剂液待用；
E、制备碱液与生物酶复配制剂液的混合液：将步骤D中得到的生物酶复配制剂液加入到浓度为40-60g/l的氢氧化钠溶液中进行稀释，得到浓度为20-35g/l的碱液与生物酶复配制剂液的混合液，将混合液升温至40-50℃，待用；
F、将开棉后的棉短绒和步骤E制备的碱液与生物酶复配制剂液的混合液进行蒸煮，蒸煮升温到25-60℃时，保温60-90min；蒸煮升温到120-160℃时，保温30-60min，得到聚合度至少为2500的蒸煮半浆；
G、按照常规技术对蒸煮半浆进行漂白、洗选以及成品抄造得到符合质量要求的造币浆或高聚合度浆粕产品。
2.根据权利要求1所述的一种制备高聚合度浆粕的方法，其特征在于：在步骤A中所述的开棉具体为：将棉短绒开包后，由输送带送入开棉机，经大小刺辊扯碎后，以风送进入旋风分离器。
3.根据权利要求1所述的一种制备高聚合度浆粕的方法，其特征在于：在步骤B中所述的干法除杂具体为：将棉短绒经过串联的旋风分离器与纤维除杂分选机，风送时，在重力作用下，棉籽壳等杂物与棉短绒纤维分离开来。
4.根据权利要求1所述的一种制备高聚合度浆粕的方法，其特征在于：在步骤F中所述的蒸煮半浆的聚合度至少为2500。
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